【摘要】：托卡馬克被認(rèn)為是最有希望實(shí)現(xiàn)可控聚變的反應(yīng)器,然而破裂是制約未來大型托卡馬克裝置正常運(yùn)行的重大不穩(wěn)定因素并且難以避免。當(dāng)?shù)入x子體發(fā)生破裂時(shí),大量的儲(chǔ)能會(huì)瞬間釋放出來,這一事件主要由兩個(gè)過程組成:熱猝滅和電流猝滅。其對(duì)裝置造成的危害主要體現(xiàn)在:對(duì)真空室和等離子體第一壁的局部產(chǎn)生強(qiáng)烈的熱負(fù)荷和電磁應(yīng)力,并導(dǎo)致高能逃逸電子產(chǎn)生這三個(gè)方面。對(duì)于小裝置而言,破裂還是可以忍受的,但是對(duì)于反應(yīng)器級(jí)別的裝置來說,發(fā)生一次大破裂就會(huì)對(duì)裝置產(chǎn)生嚴(yán)重的危害,嚴(yán)重影響托卡馬克的正常運(yùn)行。因此非常有必要采取避免或者緩解破裂的措施,而一套切實(shí)可行的破裂預(yù)測(cè)方法是這些措施得以有效實(shí)施的關(guān)鍵。本文基于J-TEXT上主要破裂類型之一的密度極限破裂,分析其發(fā)生的主要原因及可能的物理過程。從文獻(xiàn)調(diào)研的情況來看,大多認(rèn)為等離子體的溫度剖面和輻射剖面的演化與密度極限破裂的發(fā)生有著密切的關(guān)系。在前人研究的基礎(chǔ)上,文中分別建立了兩套基于BP(Back-Propagation)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的破裂預(yù)測(cè)系統(tǒng):一套只采用與等離子體密度極限破裂比較相關(guān)的部分診斷的芯部信息作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入,另一套在包含上述芯部診斷信息之外還添加了多道能反應(yīng)等離子體密度、溫度以及輻射剖面演化的診斷信號(hào)。通過對(duì)比這兩套系統(tǒng)的預(yù)測(cè)效果發(fā)現(xiàn):通過添加更多等離子體不同位置的信息來反應(yīng)等離子體參數(shù)在整體空間中的演化能有效提升神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測(cè)效果。這為以后基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的破裂預(yù)測(cè)的研究提出了更高的理論要求。破裂預(yù)測(cè)的目的是為了能夠及時(shí)的采取破裂避免與緩解措施。但是破裂預(yù)測(cè)并不能做到100%的成功率,緩解措施也不能保證每次都能有效實(shí)施,其中的任意一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障都會(huì)對(duì)真空室和等離子體第一壁造成直接的破壞,其中逃逸電子的破壞性尤為顯著。為了使逃逸電子能較上時(shí)間的處于相對(duì)安全的位置以便對(duì)其能量進(jìn)行耗散,在J-TEXT裝置上開展了對(duì)逃逸電子束的位移進(jìn)行主動(dòng)控制的實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在逃逸電流平臺(tái)期間通過調(diào)節(jié)等離子體水平位移控制系統(tǒng)對(duì)逃逸電子束產(chǎn)生一個(gè)與其漂移方向相反的力,逃逸電流平臺(tái)持續(xù)時(shí)間比不施加主動(dòng)控制增加了近30ms;當(dāng)在以相同的方式調(diào)節(jié)水平位移控制系統(tǒng)的同時(shí)投入極向磁能轉(zhuǎn)移系統(tǒng)時(shí),不僅逃逸電流平臺(tái)維持時(shí)間比只投入水平位移控制系統(tǒng)增加近30ms,并且磁能轉(zhuǎn)移系統(tǒng)還具有在逃逸電流猝滅階段將裝置內(nèi)的磁能轉(zhuǎn)移到裝置外面、在逃逸電流平臺(tái)期間降低環(huán)電壓以及減小逃逸束與壁相互作用增強(qiáng)時(shí)的逃逸電流的作用,這些作用能有效地降低逃逸電子撞壁時(shí)的動(dòng)能,從而有效減小逃逸電子對(duì)裝置的危害。在未來的實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)充分將磁能轉(zhuǎn)移系統(tǒng)的這一特性應(yīng)用進(jìn)去。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TL631.24
【圖文】：

圖 1-1 世界一次能源結(jié)構(gòu)（左）；中國(guó)的一次能源結(jié)構(gòu)（右）在眾多清潔的新能源中，太陽能、裂變能和聚變能被認(rèn)為是比較有可能替代化石燃料的替代能源。太陽能具有無污染并且取之不盡用之不竭的優(yōu)點(diǎn)，但是目前光電池

托卡馬克結(jié)構(gòu)示意圖

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

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相關(guān)博士學(xué)位論文 前3條

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1 王紳陽;J-TEXT等離子體破裂預(yù)測(cè)及破裂緩解系統(tǒng)研究[D];華中科技大學(xué);2016年

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本文編號(hào)：2741168